Naməlum dövri cədvəl 3-cü hissə

Dövri cədvəl haqqında məqalənin son epizodu, məktəbdən başqa (bütün seriyanın başlığına uyğundur). Bu gün dövri cədvəlin adətən diqqətdən kənarda qalan qrupları, praktiki olaraq heç nə bilmədiyimiz süni elementlər və səkkizinci dövrdə bizi nə gözlədiyi haqqında.

, adətən yazı taxtasının altına qoyulan iki sıra məktəbdə nifrətlə qarşılanır - müəllim yalnız onların mövcudluğunu qeyd edəcək və digər, "daha vacib" elementlərə keçəcəkdir. Müasir dünyada yerinə yetirdikləri funksiya üçün tamamilə qeyri-adekvatdır. Uranus i Pluton () nüvə enerjisinin əsasını təşkil edir: istənilən iqlim şəraitində etibarlı mənbə (qeyri-ənənəvi enerjidən fərqli olaraq) və düzgün istifadə edildikdə təhlükəsiz və ekoloji cəhətdən təmizdir. Lantanidlər hazırda bir çox qabaqcıl texnologiyalar üçün lazım olan strateji xammaldır, məsələn, müasir elektronika lantanidlər olmadan mövcud olmazdı. Amma indinin özündə də dövrilik qanununa görə hər iki qrupa çatmaq çətindir.

Problem №1: Lantanidlər

Mendeleev o, yalnız bir neçə lantanid bilirdi və çox çətinlik çəkmədən onları cədvələ daxil edə bildi (1). Lakin sonrakı illərdə bu cür metalların kəşfləri dövrilik qanununun özü ilə mübahisə edirdi. Ardıcıl elementlərin bitişik qruplarda yerləşməsi və müxtəlif valentliyə malik olması tələb olunur. Bu arada, bir qədər fərqli atom kütləsi olan lantanidlər (bu o demək idi ki, onlar bir-birinin ardınca bir-birinin ardınca dayanmalı idilər) həmişə III-ə bərabər valentliyə malik idilər (bəziləri də II və ya IV), yəni eyni qrupda idilər. haqqında çoxlu nəzəriyyələr irəli sürülüb lantanidlərməsələn, onların hamısı müxtəlif versiyalarda eyni element hesab olunurdu. Problem lantanidləri sistemin bir “qutusu”na yerləşdirməklə həll olundu, lakin onların dövri cədvəldəki mövqeyini yalnız 20-30-cu illərin kvant mexanikası izah etdi.

1. Ən çox yayılmış lantanid olan serium. Bütün digər lantanidlər oxşardır və alüminium kimi görünür ()

Lantanidlərlə bağlı problem bu gün də aktualdır. Əslində onların hansı elementlə başlayıb, hansı elementlə bitdiyi məlum deyil. Əksər dərsliklərə görə, lantan bütün ailənin adını versə də, ona aid deyil - bu 3-cü qrupun qalmaqallılantanidlər seriumdan lutetiuma qədər olan metallardır. Ancaq əks fikirlər ailənin sonuncu üzvünün daha yaxşı skan etdiyini göstərir. dua etmək. Onun fiziki xassələri və yaranan birləşmələrin kimyəvi təbiəti digər 3-cü qrup elementlərinklərinə daha yaxşı uyğun gəlir (beləliklə, lantanidlər lantandan iterbiuma qədər olan metallardır). Kimyaçılar arasında müzakirələr bu günə qədər davam edir və kitab müəllifləri bu elementlərin yerini müxtəlif cür təqdim edirlər (2).

2. Dövri cədvəlin ən uzun forması. Lantanidlər və aktinidlər 2-ci qrupdan dərhal sonra başlayır və skandallara lutetium və laurens daxildir.

Problem №2: Aktinidlər

aktinidlər, yəni aktiniumdan Laurensə qədər olan elementlər, sonrakı dövrdə yerləşdirilən lantanidlərə bənzər bir qrup təşkil edir. Aktinidlərlə bağlı problem lantanidlərlə eyni idi və qalır. Mendeleyev yalnız iki aktinidi bilirdi və onları çətinlik çəkmədən cədvəldə sadaladı (3). Tor ən güclü valentliyə malik IV qrup titan və sirkonium qrupuna, VI qrup isə dəyərə malik olub. uran xrom, molibden və volfram şirkətində tapıldı.

XNUMX və XNUMX əsrlərin sonundakı kəşflər sistemi şoka saldı: ortaya çıxdı onlarla radioaktiv element. Onların bəzilərinin kütlələri eyni olsa da, xassələri fərqli idi, digərləri isə eyni xüsusiyyətlərə - müxtəlif kütlələrə malik idi. Bu fakt əvvəlki biliklərə zidd idi, lakin izotopların kəşfi bəzi problemlərə aydınlıq gətirdi. Elementlərin əksəriyyəti müxtəlif kütlələrə malik atomların qarışıqları olduğu ortaya çıxdı (lakin, əlbəttə ki, nüvədə eyni sayda proton ilə). Aktinidlərə qayıdaraq, onlardan ikisi keçən əsrin əvvəllərində meydana çıxdı. Aktinium dərhal lantana bənzədi (onun radioaktivliyi aktinium olan məhlullardan çökən lantanidlərin çöküntülərində tapıldı) və protaktinium V-qiymətli element kimi vanadium, niobium və tantal ilə qrupa düşdü. 40-cı illərə qədər ilk dörd aktinid sakitcə 3-dən 6-ya qədər qruplarda yerləşirdi.

3. Ən çox yayılmış aktinidlər: solda dioksid təbəqəsi ilə örtülmüş torium, sağda uran ()

Problem Manhetten Layihəsinin icrası zamanı yaranıb. Fiziklər və kimyaçılar istehsal etdiklərinə əmin idilər urandan daha ağır elementlərlakin kimyəvi vasitələrlə onların varlığını müəyyən edə bilməyiblər. Məsələn: uranın yanındakı 93-cü element özünü 7-ci qrupun üzvü kimi aparmadı. Yalnız bir neçə transuran elementinin sonradan kəşfçisi olan Qlen Siborqun təklifi ilə aktiniumla başlayan elementlər lantanidlərə bənzər sıralar əmələ gətirir (4). ). Lantanidlərin ayrılması üçün işlənmiş üsulların, əsasən xromatoqrafiyanın tətbiqi sonrakı illərdə süni elementləri müəyyən etməyə imkan verdi. Texnologiyanın mükəmməlliyi və təcrübə aparanların məharəti bəzi yeni elementlərin mövcudluğunun yalnız onlarla atomu ilə kəşf edilməsi ilə sübut olunur! (beş).

Amma inanmayın ki, torium və ya uran birdən öz xassələrini dəyişərək lantanid kimi, üçvalentli metallara çevrildi. Onların hələ də titanidlər və xrom ilə digər aktinidlərə nisbətən daha çox ortaq cəhətləri var. Eynilə protaktinatlar və hətta bəzi transuranistlərlə. Yalnız serialın ikinci yarısında müəyyən oxşarlıqdan danışmaq olar. Bununla belə, lantanidlər və aktinidlərin əlaqəli ailələr olduğunu söyləmək olmaz (sanki onların dövri cədvəldə yerləşməsi onların yerləşdiyini göstərir).

4. Glenn Seaborg (1912-99) onun adını daşıyan elementin simvolunu verir.

5. Bir çox transuranistlərin vətəni Lourens Berkli Milli Laboratoriyasındakı siklotrondur (avqust 1939)

Eksperimental məlumat yoxdur

Ən ağır transuranidlərin xassələri haqqında qeyri-dəqiq biliklər tədqiqat üçün kifayət qədər materialın olmaması ilə əlaqələndirilir. Diqqətəlayiq miqdarda milliqram istehsal edilən sonuncu element, cədvəldə 99-cu yerdə olan Eynşteyndir. Təbii ki, təcrübələr digər transuranidlərlə də aparılır, lakin onların vəziyyətində, məsələn, çöküntüdə yaranan xarakterik şüalanma öyrənilir və birləşmələrin kristallarının əmələ gəlməsi müşahidə edilmir.

Fiziki və kimyəvi xassələr sadəcə olaraq ölçülə bilməz, ancaq dolayı müşahidələr əsasında qiymətləndirilə bilər. Bənzər bir problem iki yüngül elementlə baş verir: astatu (№ 85) i Fransız dili (№ 87). Qısa ömür sürdükləri üçün görünən kəmiyyətlər hələ əldə edilməmişdir və nəzəriyyə müşahidə və ölçmələrdəki boşluqları doldurmalıdır. Digər tərəfdən, yer qabığında iz miqdarda olan plutoniumun illik istehsalı bir neçə tondur və bir çox yüngül davamlı elementlərdən daha yaxşı başa düşülür.

Daha böyük problem aktinidlərdən sonra 7 dövrə malik ən ağır elementlərlə bağlıdır. Onların vəziyyətində, ömrü saniyənin fraksiyaları ilə hesablanan sözün əsl mənasında ayrı-ayrı atomlarla işləmək lazımdır. Artıq elementə bağlanmış birləşmənin çöküntüsindəki radioaktivliyi müəyyən etmək mümkün deyil, yalnız müəyyən fiziki xassələri (məsələn, verilmiş səthdə çökmə sürəti) araşdırmaq və beləliklə, kimyəvi oxşarlıq haqqında nəticə çıxarmaq mümkündür. Təbii ki, nəzəriyyə kömək edir, daha doğrusu kvant mexanikasına əsaslanan hesablamalar. Bununla belə, nəticələr 100% etibarlı deyil, məsələn, qabıqlarda elektronların müəyyən bir paylanmasına görə, kimyəvi xüsusiyyətlərin təsviri hələ də uzaqdır. Birbaşa müşahidə məlumatlarından nə qədər uzaqlaşsaq, “Mendeleyev metodu”nun nəticəsi (yəni məlum elementlərin xassələrinə əsaslanaraq) bir o qədər etibarsız olur.

Kimyaçılar və fiziklər sonrakı dövrün ən ağır, lakin əldə olunmamış elementlərinin belə xassələrini proqnozlaşdırmağa çalışırlar. 119 və 120-ci elementlər, ehtimal ki, fransium və radiumun üstündə yerləşən xüsusiyyətlərdən çox da fərqlənməyəcəkdir (1 və 2-ci qruplarda fiziki-kimyəvi xassələrin dəyişməsi olduqca təbiidir). 8-ci dövrdə, lantanidlər və aktinidlər kimi, g-blok elementlərinin elm adamlarının hələ məşğul olmadığı 18 çox oxşar xüsusiyyəti olacaq.

Hesablamalar bu müddət ərzində valentliyi 12-yə qədər olan elementlərin mövcud olduğunu göstərir.Yəqin ki, 164-cü element sistemdə olacaq, daha ağır olanlar üçün nüvə yükü o qədər böyük olacaq ki, elektronlar onların üzərinə düşəcək və orbital sürəti ötəcək. işığın sürəti. Aparılan hesablamalar birmənalı nəticələr vermir, bəziləri dövri cədvəlin sərhədlərini təxminən onlarla elementlə dəyişir.

Zibil qutusunda dövrilik qanunu?

Məqaləni oxuyandan sonra yəqin ki, belə qənaətə gəldiniz çoxlu sayda istisnalar məktəbdə verilən qaydalardan bu, suala müsbət cavab vermək hüququ verir. Ancaq çox tez verməyin. Dövrilik qanunu çox ümumi formada tərtib olunur (xassələr vaxtaşırı təkrarlanır), bu da onun həm üstünlüyü, həm də mənfi cəhətidir. Üstünlük, həqiqətən, qanun əsasında qurulmuş cədvəldə elementin mövqeyini təhlil edərək, onun fiziki və kimyəvi xassələri haqqında nəticə çıxarmaq olar. Bir dezavantaj, çünki nəticələr çox vaxt qeyri-dəqiq və ya hətta yanlışdır.

Dövrilik qanunu əsas qruplarda yaxşı işləyir (1, 2, 13-18), yuxarı hissələrində aşağı hissələrə nisbətən daha yaxşı işləyir. Mükəmməl bir nümunə 3-cü dövrdür: natriumdan arqona, valentlik və kimyəvi xüsusiyyətlər heç bir sürpriz olmadan müntəzəm olaraq dəyişir. Yan qruplarda (3-12) sapmalar artıq aydın görünür, lakin yuxarıda lantanidlər və aktinidlərlə bağlı problemlər haqqında oxuyursunuz. Ümumiyyətlə, sistemin başlanğıcından nə qədər uzaq olsa, dövrilik qanunu bir o qədər az dəqiq yerinə yetirilir.

Yəni zibil qutusunda? Kimyəvi elementlər kainatı və onların yaratdığı əlaqələr o qədər mürəkkəb bir sistemdir ki, hətta Mendeleyevin parlaq ideyası belə onu bütünlüklə tuta bilməz. Təbii ki, qanunun düzəldilməsinə və dəqiqləşdirilməsinə ehtiyac var. Mendeleyevi Nyutonla müqayisə etsək (çünki həm dövrilik qanunu, həm də cazibə nəzəriyyəsi bizi əhatə edən dünyanın böyük hissələrini təşkil edib izah edirdi), belə nəticəyə gələ bilərik ki, kimyaçılar hələ də öz Eynşteynini gözləyirlər.

Həmçinin baxın: